Os principais parâmetros do processo de alta frequênciatubo soldado com costura retaIncluindo a entrada de calor de soldagem, a pressão de soldagem, a velocidade de soldagem, o ângulo de abertura, a posição e o tamanho da bobina de indução, a posição da impedância, etc. Esses parâmetros têm um grande impacto na melhoria da qualidade dos tubos soldados por alta frequência, na eficiência da produção e na capacidade unitária. O ajuste adequado de vários parâmetros pode permitir que os fabricantes obtenham benefícios econômicos consideráveis.
1. Entrada de calor na soldagem: Na soldagem de tubos com costura reta de alta frequência, a potência de soldagem determina a quantidade de calor fornecida. Quando as condições externas são constantes e a entrada de calor é insuficiente, a borda da tira aquecida não atinge a temperatura de soldagem, permanecendo com uma estrutura sólida que forma soldas frias que sequer se fundem. A falta de fusão causada pela entrada de calor insuficiente geralmente se manifesta como falha no teste de achatamento, ruptura do tubo de aço durante o teste hidráulico ou trincas na costura de solda durante o endireitamento do tubo, o que é um defeito grave. Além disso, a entrada de calor na soldagem também é afetada pela qualidade da borda da tira. Por exemplo, quando há rebarbas na borda da tira, estas podem causar ignição antes de atingirem o ponto de soldagem do rolo de extrusão, resultando em perda de potência de soldagem e diminuição da entrada de calor, o que leva a soldas frias ou não fundidas. Quando o calor de entrada é muito alto, a borda da tira aquecida excede a temperatura de soldagem, resultando em superaquecimento ou mesmo queima excessiva. A solda pode trincar após ser submetida a tensão e, às vezes, o metal fundido pode espirrar e formar furos devido à ruptura da solda. Furos e poros formados por excesso de calor se manifestam principalmente como reprovação em testes de achatamento a 90°, reprovação em testes de impacto e ruptura ou vazamento do tubo de aço durante testes hidráulicos.
2. Pressão de soldagem (redução do diâmetro): A pressão de soldagem é o principal parâmetro do processo de soldagem. Após a borda da tira ser aquecida até a temperatura de soldagem, os átomos de metal se combinam para formar uma solda sob a força de extrusão do rolo extrusor. O tamanho da pressão de soldagem afeta a resistência e a tenacidade da solda. Se a pressão de soldagem aplicada for muito baixa, a borda da solda não poderá ser totalmente fundida e os óxidos metálicos residuais na solda não poderão ser expelidos, formando inclusões, o que reduzirá significativamente a resistência à tração da solda, tornando-a suscetível a trincas após a aplicação de tensão. Por outro lado, se a pressão de soldagem aplicada for muito alta, a maior parte do metal que atinge a temperatura de soldagem será extrudada, o que não só reduz a resistência e a tenacidade da solda, como também produz defeitos como rebarbas internas e externas excessivas ou soldas sobrepostas. A pressão de soldagem é geralmente medida e avaliada pela variação do diâmetro do tubo de aço antes e depois do rolo extrusor, bem como pelo tamanho e formato da rebarba. Efeito da força de extrusão de soldagem no formato da rebarba. A extrusão de solda excessiva resulta em respingos grandes e excesso de metal fundido, com rebarbas grandes e irregulares em ambos os lados da solda. Por outro lado, a extrusão insuficiente produz quase nenhum respingo, resultando em rebarbas pequenas e aglomeradas. Com uma quantidade adequada de extrusão, as rebarbas ficam na vertical, com altura geralmente controlada entre 2,5 e 3 mm. Se a quantidade de extrusão for controlada corretamente, o ângulo de fluxo metálico da solda será simétrico de cima para baixo e da esquerda para a direita, variando entre 55° e 65°. Quando a quantidade de extrusão é controlada adequadamente, o formato da solda apresenta um fluxo metálico simétrico.
3. Velocidade de soldagem: A velocidade de soldagem também é o principal parâmetro do processo de soldagem, estando relacionada ao sistema de aquecimento, à velocidade de deformação da solda e à velocidade de cristalização dos átomos do metal. Para soldagem de alta frequência, a qualidade da solda aumenta com o aumento da velocidade de soldagem, pois a redução do tempo de aquecimento diminui a largura da zona de aquecimento da borda e reduz o tempo para a formação de óxidos metálicos. Se a velocidade de soldagem for reduzida, não apenas a zona de aquecimento se torna mais larga, ou seja, a zona afetada pelo calor da solda se torna mais larga, como também a largura da zona de fusão varia com o calor fornecido, além de formar rebarbas internas maiores. A largura da linha de fusão em diferentes velocidades de soldagem também é maior. Ao soldar em baixa velocidade, devido à correspondente redução do calor fornecido, podem ocorrer dificuldades de soldagem. Ao mesmo tempo, a qualidade da borda da placa e outros fatores externos, como a impedância magnética, o tamanho do ângulo de abertura, etc., podem facilmente causar uma série de defeitos. Portanto, durante a soldagem de alta frequência, a velocidade de soldagem mais rápida deve ser selecionada para a produção, de acordo com as especificações do produto e dentro das condições permitidas pela capacidade da unidade e pelo equipamento de soldagem.
4. Ângulo de abertura: O ângulo de abertura, também chamado de ângulo V de soldagem, refere-se ao ângulo entre a borda da tira de aço em frente ao rolo de extrusão. Normalmente, o ângulo de abertura varia entre 3° e 6°. O tamanho do ângulo de abertura é determinado principalmente pela posição do rolo guia e pela espessura da placa guia. O tamanho do ângulo V tem grande influência na estabilidade e na qualidade da soldagem. Quando o ângulo V é reduzido, a distância da borda da tira diminui, intensificando o efeito de proximidade da corrente de alta frequência, o que pode reduzir a potência de soldagem ou aumentar a velocidade de soldagem e melhorar a produtividade. Se o ângulo de abertura for muito pequeno, ocorrerá soldagem prematura, ou seja, o ponto de solda será comprimido e fundido antes de atingir a temperatura, facilitando a formação de inclusões e defeitos de soldagem a frio na solda, o que reduz a qualidade da mesma. Embora o aumento do ângulo V resulte em maior consumo de energia, ele garante a estabilidade do aquecimento da borda da tira sob certas condições, reduzindo a perda de calor na borda e a zona afetada pelo calor. Na produção real, para garantir a qualidade da solda, o ângulo V é geralmente controlado entre 4° e 5°.
5. Dimensões e posição da bobina de indução: A bobina de indução é uma ferramenta importante na soldagem por indução de alta frequência, e suas dimensões e posição afetam diretamente a eficiência da produção. A potência transmitida pela bobina de indução para o tubo de aço é proporcional ao quadrado da folga entre a superfície do tubo e a superfície do mesmo. Se a folga for muito grande, a eficiência da produção será drasticamente reduzida. A folga ideal é de cerca de 10 mm. A largura da bobina de indução é selecionada de acordo com o diâmetro externo do tubo de aço. Se a bobina de indução for muito larga, sua indutância diminuirá, a tensão no indutor também diminuirá e a potência de saída diminuirá; se a bobina de indução for muito estreita, a potência de saída aumentará, mas as perdas ativas no tubo e na bobina de indução também aumentarão. Geralmente, a largura da bobina de indução é de 1 a 1,5D (onde D é o diâmetro externo do tubo de aço), sendo essa a largura mais adequada. A distância entre a extremidade frontal da bobina de indução e o centro do rolo de extrusão deve ser igual ou ligeiramente maior que o diâmetro do tubo, ou seja, 1-1,2D é o mais adequado. Se a distância for muito grande, o efeito de proximidade do ângulo de abertura será reduzido, resultando em uma distância de aquecimento da borda muito longa, o que impede que a junta de solda atinja uma temperatura de soldagem mais alta e, consequentemente, uma vida útil mais longa.
6. Função e posição do resistor: a haste magnética do resistor é utilizada para reduzir a corrente de alta frequência que flui para a parte traseira do tubo de aço e, ao mesmo tempo, concentrar a corrente para aquecer o ângulo em V da tira de aço, garantindo que o calor não seja perdido devido ao aquecimento do corpo do tubo. Se não houver resfriamento adequado, a haste magnética ultrapassará sua temperatura de Curie (cerca de 300 °C) e perderá seu magnetismo. Sem o resistor, a corrente e o calor induzido se dispersariam por todo o corpo do tubo, aumentando a força de soldagem e causando o superaquecimento do corpo. O resistor não tem efeito térmico no tubo em bruto. O posicionamento do resistor influencia bastante a velocidade de soldagem, bem como a qualidade da solda. A prática comprovou que, quando a extremidade frontal do resistor está posicionada exatamente no eixo central do rolo de extrusão, o resultado de aplainamento é o melhor. Quando ultrapassa o eixo central do rolo de compressão e se estende para a lateral da máquina de dimensionamento, o efeito de aplainamento é significativamente reduzido. Quando a impedância for menor que a linha central e estiver na lateral do rolo guia, a resistência da soldagem será reduzida. A posição ideal é com a impedância posicionada no tubo sob o indutor, de forma que sua extremidade coincida com a linha central do rolo de extrusão ou ajustada de 20 a 40 mm na direção de conformação. Isso pode aumentar a impedância traseira do tubo, reduzir a perda por corrente circulante e, consequentemente, a potência de soldagem.
Data da publicação: 05/07/2023